盘点我国机械基础件用钢情况

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发布时间：2024-09-27 12:16

盘点我国机械基础件用钢情况

2024-09-19 16:21:00

　　紧固件、轴承、齿轮、弹簧、工模具是机械制造的基础件，自动化压铸岛直接影响到机械质量和可靠性。钢铁材料是基础件制造的物质基础，目前我国基础件用钢年产量约2400万吨，是量大面广的特钢产品。紧固件、轴承、齿轮、弹簧、工模具等服役环境各异，对材料的质量要求也各有不同。可以说，基础件用钢质量决定了机械制造水平，也代表了特钢整体发展特点和水平。

　　紧固件用钢

　　紧固件被誉为“工业之米”，是应用量最大的基础件。2023年，我国紧固件用钢量达到1250万吨。紧固件用钢几乎涵盖了所有钢类，主要包括冷镦钢、合金结构钢、不锈钢、耐热钢等，标准强度级别在400兆帕~1200兆帕范围内。紧固件通常采用冷镦工艺制造，要求钢材具备良好的冷镦性能。根据应用场景，紧固件用钢还需要具备抗疲劳破坏、耐延迟断裂、耐腐蚀、耐高温、耐低温等性能。

　　紧固件的低成本竞争促使MnB钢大量替代CrMo钢。目前我国标准（GB/T 3098.1-2010）中紧固件最高等级为12.9级，机械轻量化要求14.9级及以上高强紧固件，除了生产工艺问题需要解决外，还要关注延迟断裂和疲劳破坏等问题。

　　轴承钢

　　轴承的破坏主要有两种形式，即接触疲劳破坏和磨损破坏。由于要承受高的接触应力（一般高达2吉帕～5吉帕）、多次循环接触疲劳应力并处于滑动磨损的工作环境，轴承钢需要具有高硬度、高疲劳性能、高可靠性。对于在特殊条件下工作的轴承，还必须具有耐冲击、高DN值、耐高低温、防腐蚀和抗磁等性能。

　　一般轴承钢分为4类：高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、不锈轴承钢和高温轴承钢。轴承钢的质量指标主要有氧含量、钛含量、非金属夹杂物、碳化物偏析等。高碳铬轴承钢GCr15一般采用铁水转炉+炉外精炼+连铸的超纯净冶炼方法，氧含量可以控制不大于4ppm（ppm即百万分之一）。目前，以兴澄特钢为代表的一批国内特钢企业的轴承钢产品质量水平逐年提高，在氧含量、夹杂物、碳化物等控制方面能够满足国际轴承企业对轴承钢的质量要求，在避免网状碳化物、控制带状等方面进步显著。GCr15的接触疲劳寿命L10可以达到107~108数量级。我们还需要积极开发高铁轴承、电动汽车轴承、风电轴承、机床轴承、航空轴承等材料。

　　齿轮钢

　　齿轮钢主要是表面渗碳低中碳合金结构钢，典型钢号有20CrMnTi、CrMn、CrMo、CrNiMo系列等，还有少量中碳合金结构钢、极少量航空齿轮钢9310、M50NiL、8620等。

　　齿轮钢的主要质量指标有淬透性、纯净度、晶粒度、带状组织等。采用高转流程生产的齿轮钢能够达到：氧含量≤12ppm；A、B、C、D类的粗系、细系以及Ds类夹杂物9项总和≤6.0、带状组织不大于2级、HRC≤4HRC。

　　齿轮钢需要关注：元素偏析和带状组织对表面渗碳强化处理后质量的影响、淬硬层和表面硬度、齿根抗弯曲疲劳和齿面抗接触疲劳性能、尺寸稳定性。我们还需要开发高温（≥960摄氏度）渗碳用微合金齿轮钢。

　　弹簧钢

　　弹簧钢主要是中高碳合金结构钢，典型钢号是65Mn、60Si2Mn、50CrV、55SiCr等，此外，还有少量的耐蚀不锈弹簧钢等。棒线材用于加工螺旋弹簧，扁钢用于加工悬架片簧。

　　弹簧钢中夹杂物的控制是保证弹簧钢质量的关键环节。减少弹簧钢中的夹杂物，关键在于控制好氧含量和酸溶铝含量。采用高转流程生产弹簧钢能实现：氧含量不大于10ppm，A、B、C、D类的粗系、细系以及Ds类夹杂物9项总和≤4.0。由于质量稳定性和使用安全性等原因，目前我国部分弹簧钢种仍需要进口，如气门弹簧、离合器弹簧（2300兆帕级）、尾门弹簧（2300兆帕级）钢丝等。我们还需要开发2100兆帕级螺旋悬挂弹簧钢盘圆。

　　工模具钢

　　随着我国工模具钢的纯净度和均匀度不断提升，先进企业生产的冷作模具钢Cr8Mo2VSi（DC53）已经达到国外同类产品的实物质量水平，A2、A8、D2、S7、H11、H13等模具钢棒材和扁钢大量出口至欧美及东南亚国家。目前，我国能够生产特大型预硬化塑料模具钢模块，宽度×厚度达到1600毫米×1000毫米，且同截面硬度差可达到4HRC以内；开发出满足NADCA（北美压铸协会）#207-2106标准的优质压铸用模具钢H13；开发出系列化高韧性压铸模具钢品种，满足了大型压铸模具长寿命的需要。

　　目前，我们还需要加强高耐蚀性塑料模具钢、耐高温航空用模具材料、高导热模具钢、高耐磨高韧性冷作模具钢、粉末冶金工模具材料等的开发。

来源：中国冶金报-中国钢铁新闻网

编辑：张雨恬

来源：中国冶金报-中国钢铁新闻网编辑：张雨恬

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